自动变速器换档控制原理..

自动变速器的换档规律



经济性：希望车辆能尽早挂入高档 位。 动力性：希望能在发动机最大转矩 附近换档，动力性好。 舒适性：希望减少换档次数。
等延迟型
α
3－2 2－3
n
Δn
2 档 3 档
Δ n′
v2'
v3'
v2
v3
v
等延迟型



相对于节气门开度 α而言，2 换3 和 3 换 2曲线的 斜率是相同的。 换档的主要依据是车速。当车辆以 2 档行驶时， 车速和发动机转速工作在蓝色直线上，当节气 门α达到预定值后，变速器即沿红色箭头换入3 档,此时车速为v3。若行驶阻力增大，当车速降 至v2时，又换入2档。 驾驶员可在小节气门的情况下，在 v3′ 点换入 3 档，以改善油耗。该型换档规律常用在城市公 共车辆上，通过驾驶员的操作，使车辆以小节 气门高档位运行。
先进换档特性曲线
运动型 经济型 3－4 3－4 节 气 门 开 度 4－3 4－3
车速
先进换档特性曲线


由运动型和经济型特性曲线组成。在档 位操纵手柄上的切换开关使得驾驶员可 任意选择。 运动型换档曲线两档位之间的延迟较短， 而且挂入高档时的节气门开度较大，这 样车辆低档加速时间长，可充分发挥动 力性。
增延迟型
α
3－2 2－3
n
Δn
2 档 3 档
Δ n′
v2'
v3'
v2
v3
v
增延迟型



换档延迟随节气门开度的增加而增加。相对于 节气门开度α 而言，2换3和3换2曲线的斜率是 不同。 驾驶员在松开节气门时，可提前换入高档，此 时v3′点低于等延迟型的v3′。降低了油耗和噪声。 在大节气门换高档时，发动机转速接近最大功 率点，动力性好，换档延迟增大，减少换档次 数，提高了舒适性。 但在大节气门情况下换低档必须大幅度减小发 动机转速才能实现，换档间隔过大，加速性较 差。该型换档规律常用于后备功率大的轿车上。
减延迟型
α
3－2 2－3
n
Δn
2档 3档
Δ n′
v2'
v3'
v2
v3
v
减延迟型



换档延迟随节气门开度的增加而减少， 其节气门曲线呈收敛型。 在大节气门开度的情况下，换档时发动 机转速差最小，动力性好。 在小节气门开度时，换档延迟增大，避 免了换档过多，发动机可在较低的转速 下运行，燃油经济性好，噪声低。该型 换档规律常用于比功率较低的货车。
自动换档规律


自动换档按油门、车速中的一个或二个 参数来控制。这些参数应按照设计要求 的换档时刻自动控制换档，才能保证车 辆获得良好的牵引性能和燃料经济性。 相邻两排挡间自动换档点的诸控制参数 之间的关系称为换档规律。这个规律是 按车辆动力性和经济性对自动换档系统 的要求来设计的。
换档延迟的作用
节气门开度
50
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000 变速器输入 轴转速 RPM
丰田A140E四档自动变速器 D档换档曲线
100 2 1 1 节气门开度 50 2 2 2 3 3 3 4 3 4
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000 变速器输入 轴转速 RPM
现代索纳塔KM175自动变速器 D档换档曲线
等延迟型换挡规律使小节气门时可以提前换入高挡，减 小发动机噪声，又可延迟换回低挡，改善燃油经济性，大节 气门开度动力较好。 发散型在大节气门开度时换挡延迟所引起的输入轴转速 的变化较大、功率利用差，但换挡次数较少、舒适性高。
带强制低挡的发散型换挡规律，使它保持了换挡次数较少、 舒适性高的优点，又克服了发散型的缺点，故它在轿车自动变 速器中应用较多。 收敛型的发动机工作转速低、燃料经济性好、噪声低、行 驶平稳舒适，它适合于功率较低的货车。
执行元件 传感器 选档阀 节气门位置传感器 变矩器锁止 离合器阀
车速传感器
变速器转速传感器
主调压阀
发动机转速传感器
控制 单元
换档电磁阀和换档阀
ATF温度传感器
发动机转矩减少
换档手柄位置传感器
自诊断
怠速提高
ABS传感器
换档手柄锁
Kickdown开关
空调
换档手柄位置显示
自动变速器换档操纵机构
自动变速器换档操纵机构
3.2.4
电子控制系统
组成：信号输入装置(传感器、控制开关)、电子控制装置(ECU)、执行机构。
第十二章 自动变速器电子控制系统
第四节 电控自动变速器的控制电路
第十二章 自动变速器电子控制系统
第五节 自动变速器电子控制系统的控制内容与过程
1、换档控制
第十二章 自动变速器电子控制系统
第五节 自动变速器电子控制系统的控制内容与过程
组合型是上述各种类型综合而成的换挡规律。
在小节气门开度(α ＜25%)时，以舒适、稳定、少污染为主，采用了单 参数规律； 在中节气门开度(25%＜α ＜75%)时，以保证最佳燃料经济性为主，兼 顾动力性，采用收敛型； 当大节气门开度(α ＞75%)时，则以获得最佳动力性为准，用等延迟型。
3) 智能化换挡规律 电子自动控制系统可存储多种规律供驾驶员选用，不仅 有经济性规律、动力性(又称运动型)规律，而且还有一般(日 常)规律、环境温度及随外界条件变化的规律等。 将车速V 和节气门开度α的组合分成一定数量的区域， 每个区域有不同的节气门开启速率程序值。当实际值大于它时， 为动力性规律，反之为经济性规律。
第六节
装有液力变矩器汽车的动力性
1.自动变速器的换挡规律
41
第六节
装有液力变矩器汽车的动力性
1.自动变速器的换挡规律
42
第六节
装有液力变矩器汽车的动力性
பைடு நூலகம்
2.驱动力—行驶阻力平衡图
43
第六节
装有液力变矩器汽车的动力性
44
丰田A140E四档自动变速器 E档换档曲线
100 2 1 1 2 2 2 3 3 3 4 3 4
自动变速器换档控制原理




自动变速器的换档由 ECU 主要根据节气门开度 和车速决定。 车速传感器是一电磁感应式传感器，将与车速 相关的信息传递给ECU。 节气门位置传感器用来测量驾驶员踩下加速踏 板的程度， ECU 根据该信息来调整换档规律、 管路油压、换档感觉和变矩器锁止离合器的控 制。 ECU 可在给定车速的情况下，根据节气门开度 决定升档或降档的时间。
自动变速器换档控制原理
自动变速器换档控制原理





在80％节气门以上的负荷时，由于混合气加浓 使燃油消耗增大，经济性较差。 在40－80％节气门负荷时，经济性较好，其中 60％节气门负荷、2000rpm时经济性最佳。 在20％节气门以下负荷时，变速器的机械摩擦 损失几乎等于发动机有效输出功率，经济性差， 车辆不宜工作在该范围。 转速低于 1200rpm 时，为恶劣工况，发动机工 作不稳定，会熄火。 节气门关闭时，发动机输出功率为负值，说明 可用于发动机制动。


设车辆在节气门a2时以I档行驶。这时车 辆加速，当车速增至V3时，在A2点换入II 档。于是按II挡牵引特性工作。 如节气门开度仍为a2，则换入II档时应在 a2点工作。由于牵引力大于行驶阻力， 牵引力应a2c2变化。
自动换档的牵引力变化过程


如果车辆减速行驶，节气门开度为a2 时 以II档行驶，由于牵引力小于行驶阻力， 车速下降，这时牵引力沿c2a2B2变化。 当车速降至V1时，在B2点开始换入I档。 牵引力改为沿b2A2曲线变化。
带强制低档的增延迟型
α
100% 3－2 50% 2－3 0
n
Δn
2 档 3 档
Δ n′
Δα
v2' v3'
v2
v3
v
带强制低档的增延迟型



增延迟型的改进，目的是能在大节气门开度时 迅速挂入低档，以充分发挥发动机大功率的潜 力，满足超车、爬坡等需要。 驾驶员猛踩节气门获得一个∆α的超大行程后， 在发动机转速降低不大的情况下车辆被迫换入 低档，因此具有良好的加速性。 在驾驶员正常操作时，其换档规律同增延迟型。 它既保留了增延迟型的优点，又克服了其缺点， 故应用广泛。
1. 自动换挡规律
换挡规律：是指两排挡间自动换挡时刻随控制参数变化的关系。 换挡规律类型：单参数、双参数、组合型。 1) 单参数换挡规律 只以车速V 为控制参数。 升、降挡 之间的交错现 象，称为换挡 延迟或换挡重 叠，其作用是 防止“换挡循 环(不断地来 回换挡)”。
单参数换挡规律
2) 双参数换挡规律 控制参数类型有：车速与节气门开度（常用）、液力变矩器泵 轮转速与涡轮转速、车速与发动机进气歧管真空度等。 从换挡延迟角度，双参数换挡规律又分为：等延迟型、发散型、 收敛型、组合型4种。
1、换档控制
第十二章 自动变速器电子控制系统
第五节 自动变速器电子控制系统的控制内容与过程
1、换档控制 汽车最佳换挡车速主要取决于汽车行驶时的节气门开度。不同节 气门开度下的最佳换挡车速可以用自动换挡图来表示，如图12-32所示。
第十二章 自动变速器电子控制系统
第五节 自动变速器电子控制系统的控制内容与过程
换档特性对车辆性能的影响


换档特性对车辆动力性和经济件有重要影 响。图中阴影部分就是牵引力不能利用的 区域，这个区域愈大，动力性愈差。 牵引力不能利用的区域可分为两种情况。 升档时不能利用牵引力的区域为实线阴影 区。减速行驶降档时，不能利用的牵引力 的区域为实线阴影区加虚线阴影区。减速 降档行驶时不能利用的牵引力区域更大、 动力性更差。



XE-program 自适应换档模式：该模式储存有 多种行驶程序，可根据不同的行驶工况确定换 档，如：牵引工况、上下坡工况、自由滑行 （恒速）、城市工况和扭曲路工况等。 S-program 运动模式：运动模式是一性能导向 型换档模式，换档点处于发动机较高转速下， 因此可充分利用发动机高转矩和高功率的区域， 动力性好。 M-program 手动模式：在该模式下，驾驶员可 手动换档。通常为降低油耗，将部分低档锁住， 即切换倒手动模式后，变速器仅能在几个高速 档位之间换档。通过手柄每次升降1档。



保证换档自动控制的稳定性。当自动换上新档 后，不会由于油门踏板振动或车速稍降而重新 换回原来排位。 有利于减小换档循环对车辆行驶的不良影响。 驾驶员可以对自动换档进行干预。可以提前升 档或强制降档。 变化换档延迟可改变换档规律，以适应动力性、 经济性、使用性等方面的要求。
换档特性图
自动换档的牵引力变化过程
先进换档特性曲线



经济型换档曲线两档位之间的延迟较长，特别 是挂入低档的节气门开度小，这样车辆可较长 时间工作在高档位，发动机的工作点接近最佳 油耗区，经济性好。 具有自适应功能，根据驾驶员的驾驶风格确定 换档特性曲线，如偏运动性或偏经济性。 为更好地适应车辆不同的行驶工况，如上下坡、 牵引及不同风力。变速器的换档程序能识别行 驶中的阻力，并根据它来确定换档点。
换档特性对车辆性能的影响

从提高动力性方面考虑，换档点应按 c1c2c3c4曲线进行。如换档点比该曲线提 前(即在较小车速下)，或较晚(在较大车 速下)进行，都会出现末被利用的牵引力 区域。
换档特性对车辆性能的影响


如果换档时刻离曲线c1c4相近，则车辆动 力性良好但燃料经济性差。反之，如果换 档时刻曲线位于低速范围内，即离c1c4曲 线远些，则燃料经济性好而动力性差。 一般提高换挡时的车速，能改善动力性， 降低换档时的车速，能改善燃料经济性。
常规换档特性曲线
升档 降档 3 －4
节 气 门 开 度 4 －3
车速
常规换档特性曲线




两档位之间的换档是由 ECU 根据换档特性曲线 控制的。它考虑了车速和节气门开度等因素。 相同车速情况下，升档曲线和降档曲线之间存 在一个延迟，即两曲线所对应的节气门开度值 不同，因此挂入高档时所需的节气门开度较大， 而挂入低档时节气门开度较小。其作用是： 不会因油门踏板的振动或车速稍有降低而重新 回到原来的档位，保证了换档过程的稳定性。 有利于减少换档循环，防止控制系统元件的加 速磨损与降低乘坐舒适性。
1、换档控制 如图12-33所示为操纵手柄在“S”位时换挡规律。此时无超速挡， 2挡使用车速达110km/h以上，且2挡升3挡及3挡降2挡与节气门无关，若 使用动力模式换挡规律，则只能在1挡工作，没有升挡。
第十二章 自动变速器电子控制系统
第五节 自动变速器电子控制系统的控制内容与过程
3、自动模式控制 电子车速控制系统由电子控制单元（ECU）和真空执行机构组成， 后者包括真空调节器、节气门驱动伺服膜盒、车速控制开关和制动踏板 上的真空解除开关等部分，如图12-34所示。